DE102018219099A1 - System and method for printing a prefabricated component with an additively producible object - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein 3D-Druck-System (12) zum Bedrucken einer Bauoberfläche (11) eines Fertigbauteils (1) mit wenigstens einem additiv fertigbaren Objekt (8, 9), aufweisend wenigstens einen 3D-Drucker (13) und wenigstens einen 3D-Scanner (14). Um das Bedrucken des Fertigbauteils (1) mit einem additiv fertigbaren Objekt (8, 9) zu vereinfachen, weist das 3D-Druck-System (12) wenigstens ein an der Bauoberfläche (11) anordbares Markierungselement (6, 7, 15), das wenigstens eine mittels des 3D-Scanners (14) oder einer anderweitigen Sensoreinheit des 3D-Druck-Systems (12) erfassbare Identifikationseigenschaft aufweist, wenigstens eine Datenbank (16), in der ein 3D-Druck-Datenpaket zu dem Objekt (8, 9) der Identifikationseigenschaft zugeordnet hinterlegt ist, und wenigstens eine mit dem 3D-Drucker (13), dem 3D-Scanner (14) einerseits oder der Sensoreinheit andererseits und der Datenbank (16) verbundene Elektronikeinheit (17) auf, die eingerichtet ist, aus der Datenbank (16) das der erfassten Identifikationseigenschaft zugeordnete 3D-Druck-Datenpaket auszuwählen und das ausgewählte 3D-Druck-Datenpaket bei einer Erzeugung eines zur additiven Fertigung des Objekts (8, 9) an dem Fertigbauteil (1) geeigneten Werkzeugpfads eines Druckerwerkzeugs (18) des 3D-Druckers (13) zu berücksichtigen.The invention relates to a 3D printing system (12) for printing a construction surface (11) of a prefabricated component (1) with at least one additively producible object (8, 9), comprising at least one 3D printer (13) and at least one 3D Scanner (14). In order to simplify the printing of the finished component (1) with an additively producible object (8, 9), the 3D printing system (12) has at least one marking element (6, 7, 15) that can be arranged on the construction surface (11) has at least one identification property which can be detected by means of the 3D scanner (14) or another sensor unit of the 3D printing system (12), at least one database (16) in which a 3D printing data packet relating to the object (8, 9) assigned to the identification property, and at least one electronic unit (17) connected to the 3D printer (13), the 3D scanner (14) on the one hand or the sensor unit and the database (16), which is set up, from the database (16) to select the 3D printing data packet associated with the detected identification property and the selected 3D printing data packet when generating a tool path of a print suitable for additive manufacturing of the object (8, 9) on the finished component (1) tool (18) of the 3D printer (13).
Description
Die Erfindung betrifft ein 3D-Druck-System zum Bedrucken einer Bauoberfläche eines Fertigbauteils mit wenigstens einem additiv fertigbaren Objekt, aufweisend wenigstens einen 3D-Drucker und wenigstens einen 3D-Scanner. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken einer Bauoberfläche eines Fertigbauteils mit wenigstens einem additiv fertigbaren Objekt.The invention relates to a 3D printing system for printing a construction surface of a prefabricated component with at least one additively producible object, comprising at least one 3D printer and at least one 3D scanner. Furthermore, the invention relates to a method for printing a construction surface of a prefabricated component with at least one additively producible object.
Es ist bekannt, ein Fertigbauteil unter Verwendung einer 3D-Druck-Technik mit einem additiv fertigbaren Objekt zu bedrucken, wie es beispielsweise in der unter dem Link http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896316322765?viewFull Text=true abrufbaren Veröffentlichung beschrieben ist.It is known to print a prefabricated component using a 3D printing technique with an additively producible object, as described, for example, in the link http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896316322765?viewFull text = true available publication is described.
Derartige Techniken verwenden 3D-Scanverfahren, um eine Datenpunktwolke zu einem gescannten Objekt zu erzeugen. Danach wird die Datenpunktwolke nachbearbeitet, um ein Datennetz zu erhalten, das dann in einem Software-Programm zur Überlagerung von Objekten und zur Erzeugung eines zur additiven Fertigung des jeweiligen Objekts an dem Fertigbauteil geeigneten Werkzeugpfads eines Druckerwerkzeugs eines 3D-Druckers verwendet wird. Dabei kann zunächst ein unbekanntes Bauteil in einen 3D-Drucker eingebracht und dort fixiert werden. Anschließend kann das in dem 3D-Drucker befindliche unbekannte Bauteil mittels eines 3D-Scanners gescannt werden. Danach kann eine Datenpunktwolke aus Scandaten des Scanvorgangs erzeugt werden. Dann kann die Datenpunktwolke mit Daten zu dem an dem Bauteil additiv zu fertigenden Objekt überlagert werden. Aus dieser Datenüberlagerung kann ein zur additiven Fertigung des Objekts an dem Bauteil geeigneter Werkzeugpfad eines Druckerwerkzeugs des 3D-Druckers erzeugt werden. Abschließend kann die additive Fertigung des Objekts an dem vorab unbekannten Bauteil durchgeführt werden.Such techniques use 3D scanning techniques to generate a data point cloud on a scanned object. The data point cloud is then reworked in order to obtain a data network which is then used in a software program for superimposing objects and for generating a tool path of a printer tool of a 3D printer that is suitable for additive manufacturing of the respective object on the finished component. An unknown component can first be inserted into a 3D printer and fixed there. The unknown component in the 3D printer can then be scanned using a 3D scanner. A data point cloud can then be generated from scan data from the scanning process. Then the data point cloud can be overlaid with data on the object to be manufactured additively on the component. From this data overlay, a tool path of a printer tool of the 3D printer suitable for additive manufacturing of the object on the component can be generated. Finally, the additive manufacturing of the object can be carried out on the previously unknown component.
Ein Nachteil der vorbeschriebenen Verfahren ist, dass zur Durchführung der Überlagerung der Datenpunktwolke zu dem Fertigbauteil mit Daten zu dem an dem Fertigbauteil additiv zu fertigenden Objekt bei Nutzern intensive CAD-Kenntnisse vorhanden sein müssen, was weder nutzerfreundlich ist noch eine intuitive Bedienung eines 3D-Druck-Systems ermöglicht.A disadvantage of the above-described methods is that in order to carry out the superimposition of the data point cloud on the finished component with data on the object to be produced additively on the finished component, users need to have extensive CAD knowledge, which is neither user-friendly nor intuitive operation of 3D printing System enables.
Die
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bedrucken eines Fertigbauteils mit einem additiv fertigbaren Objekt zu vereinfachen.The invention has for its object to simplify the printing of a finished component with an additively producible object.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein 3D-Druck-System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, das wenigstens ein an der Bauoberfläche anordbares Markierungselement, das wenigstens eine mittels des 3D-Scanners oder einer anderweitigen Sensoreinheit des 3D-Druck-Systems erfassbare Identifikationseigenschaft aufweist, wenigstens eine Datenbank, in der ein 3D-Druck-Datenpaket zu dem Objekt der Identifikationseigenschaft zugeordnet hinterlegt ist, und wenigstens eine mit dem 3D-Drucker, dem 3D-Scanner einerseits oder der Sensoreinheit andererseits und der Datenbank verbundene Elektronikeinheit aufweist, die eingerichtet ist, aus der Datenbank das der erfassten Identifikationseigenschaft zugeordnete 3D-Druck-Datenpaket auszuwählen und das ausgewählte 3D-Druck-Datenpaket bei einer Erzeugung eines zur additiven Fertigung des Objekts an dem Fertigbauteil geeigneten Werkzeugpfads eines Druckerwerkzeugs des 3D-Druckers zu berücksichtigen.According to the invention, the object is achieved by a 3D printing system having the features of
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the description below can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Um mit dem erfindungsgemäßen 3D-Druck-System ein Fertigbauteil, also ein bereits vorhandenes Bauteil zunächst unbekannter Formgebung mit einem additiv fertigbaren Objekt zu bedrucken, kann ein Nutzer des 3D-Druck-Systems zunächst das Markierungselement, beispielsweise zerstörungsfrei lösbar, an dem Fertigbauteil anbringen, und zwar an derjenigen Stelle des Fertigbauteils, an dem später das Objekt additiv gefertigt werden soll. Das Anbringen des Markierungselements an dem Fertigbauteil kann außerhalb des 3D-Druckers oder innerhalb des 3D-Druckers, also an dem in dem 3D-Drucker platzierten Fertigbauteil erfolgen. Das Markierungselement kann je nach Ausgestaltung des Markierungselements und/oder des Fertigbauteils beispielsweise stoffschlüssig mit dem Fertigbauteil verbunden werden oder einfach auf dem Fertigbauteil aufliegen oder magnetisch an dem Fertigbauteil anhaften.In order to use the 3D printing system according to the invention to print a finished component, that is to say an already existing component with an initially unknown shape, with an additively producible object, a user of the 3D printing system can first attach the marking element to the finished component, for example non-destructively, namely at that point of the prefabricated component at which the object is later to be manufactured additively. The marking element can be attached to the finished component outside the 3D printer or inside the 3D printer, that is to say on the finished component placed in the 3D printer. Depending on the design of the marking element and / or the prefabricated component, the marking element can, for example, be integrally connected to the prefabricated component or simply rest on the prefabricated component or magnetically adhere to the prefabricated component.
Anschließend kann das mit dem Markierungselement versehene Fertigbauteil mit dem 3D-Scanner gescannt werden, beispielsweise unter Verwendung von Lasertriangulation, eines 3D-Kamerasystems, insbesondere von Time-of-Flight-Kameras, oder dergleichen. Hierbei wird die Formgebung des Fertigbauteils erfasst und wird hierdurch dem 3D-Druck-System bekannt. Gleichzeitig wird hierbei die Position des Markierungselements relativ zu dem Fertigbauteil erfasst.The finished component provided with the marking element can then be scanned with the 3D scanner, for example using laser triangulation, a 3D camera system, in particular time-of-flight cameras, or the like. The shape of the prefabricated component is recorded and is thereby known to the 3D printing system. At the same time, the position of the marking element relative to the finished component is recorded.
Durch das Scannen des mit dem Markierungselement versehenen Fertigbauteils kann zusätzlich die Identifikationseigenschaft des Markierungselements mittels des 3D-Scanners erfasst werden. Alternativ kann die Identifikationseigenschaft bezüglich des Scanvorgangs vorab, gleichzeitig oder nachfolgend mittels einer anderweitigen Sensoreinheit des 3D-Druck-Systems erfasst werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Identifikationseigenschaft des Markierungselements nicht mit optischen Mitteln erfassbar ist. Beispielsweise kann die Identifikationseigenschaft eine magnetische Eigenschaft des Markierungselements sein, die mit der anderweitigen Sensoreinheit erfassbar ist.By scanning the prefabricated component provided with the marking element, the identification property of the marking element can also be detected by means of the 3D scanner. Alternatively, the identification property with regard to the scanning process can be recorded beforehand, simultaneously or subsequently by means of another sensor unit of the 3D printing system. This can be the case, for example, if the identification property of the marking element cannot be detected by optical means. For example, the identification property can be a magnetic property of the marking element that can be detected with the other sensor unit.
Die Elektronikeinheit ist eingerichtet, ein der Identifikationseigenschaft entsprechendes Identifikationssignal von dem 3D-Scanner bzw. der anderweitigen Sensoreinheit zu empfangen und auf die Datenbank zuzugreifen, um das der jeweilig erfassten Identifikationseigenschaft zugeordnete 3D-Druck-Datenpaket in der Datenbank aufzufinden und dieses zur weiteren erfindungsgemäßen Verwendung auszuwählen. Hierbei können in der Datenbank eine Vielzahl von verschiedenen Zuordnungen hinterlegt sein, die jeweils einer bestimmten Identifikationseigenschaft ein bestimmtes 3D-Druck-Datenpaket eindeutig zuordnen.The electronic unit is set up to receive an identification signal corresponding to the identification property from the 3D scanner or the other sensor unit and to access the database in order to find the 3D print data packet associated with the respectively identified identification property in the database and this for further use according to the invention to select. A large number of different assignments can be stored in the database, each of which uniquely assigns a specific identification property to a specific 3D printing data packet.
Sobald die Elektronikeinheit das der jeweilig erfassten Identifikationseigenschaft zugeordnete 3D-Druck-Datenpaket ausgewählt hat, erzeugt die Elektronikeinheit einen zur additiven Fertigung des jeweiligen Objekts an dem Fertigbauteil geeigneten Werkzeugpfad des Druckerwerkzeugs des 3D-Druckers unter Berücksichtigung des ausgewählten 3D-Druck-Datenpakets. Ein Nutzer des 3D-Druck-Systems muss also nicht selbst Scandaten oder eine Datenpunktwolke mit weiteren Daten überlagern, um eine Datenüberlagerung herzustellen, aus der der Werkzeugpfad erzeugbar ist. Der Nutzer muss also keine CAD-Kenntnisse haben, um das erfindungsgemäße 3D-Druck-System bedienen zu können. Dadurch wird das Bedrucken des Fertigbauteils mit einem additiv fertigbaren Objekt für den Nutzer stark vereinfacht. As soon as the electronics unit has selected the 3D printing data package assigned to the respectively identified identification property, the electronics unit generates a tool path of the printer tool of the 3D printer that is suitable for additive manufacturing of the respective object on the finished component, taking into account the selected 3D printing data package. A user of the 3D printing system therefore does not have to overlay scan data or a data point cloud with further data in order to produce a data overlay from which the tool path can be generated. The user therefore does not have to have CAD knowledge in order to be able to operate the 3D printing system according to the invention. This greatly simplifies the printing of the finished component with an additively producible object for the user.
Das erfindungsgemäße 3D-Druck-System kann auch zwei oder mehrere Markierungselemente aufweisen, die sich insbesondere hinsichtlich der jeweiligen Identifikationseigenschaft voneinander unterscheiden können. Verschiedene Identifikationseigenschaften können beispielsweise durch verschiedene Farbkodierungen der Markierungselemente realisiert sein, die optisch erfassbar sind, insbesondere mittels des 3D-Scanners oder der anderweitigen Sensoreinheit des 3D-Druck-Systems, die hierzu optisch ausgebildet ist und beispielsweise wenigstens eine Kamera aufweist. Alternativ kann eine Identifikationseigenschaft beispielsweise in einem elektromagnetischen Funksignal eines in das Markierungselement integrierten RFID-Transponders enthalten sein, das mit der anderweitigen Sensoreinheit des 3D-Druck-Systems abrufbar bzw. erfassbar ist.The 3D printing system according to the invention can also have two or more marking elements, which can differ from one another in particular with regard to the respective identification property. Different identification properties can be realized, for example, by different color coding of the marking elements that can be optically detected, in particular by means of the 3D scanner or the other sensor unit of the 3D printing system, which is optically designed for this purpose and has, for example, at least one camera. Alternatively, an identification property can be contained, for example, in an electromagnetic radio signal of an RFID transponder integrated in the marking element, which can be called up or recorded with the other sensor unit of the 3D printing system.
Die Bauoberfläche des Fertigbauteils dient zum fortschreitenden Aufbauen des additiv fertigbaren Objekts an dem Fertigbauteil, also als Grundlage für diese additive Fertigung. Die Bauoberfläche kann eben oder uneben ausgebildet sein.The building surface of the prefabricated component serves to progressively build up the additively producible object on the prefabricated component, that is to say as the basis for this additive manufacturing. The building surface can be flat or uneven.
Das additiv fertigbare Objekt kann beispielsweise ein Halteelement oder ein Fixierelement an dem Fertigbauteil ausbilden. An dem Fertigbauteil können auch zwei oder mehrere additiv fertigbare Objekte entsprechend mit dem erfindungsgemäßen 3D-Druck-System ausgebildet werden.The additively producible object can, for example, form a holding element or a fixing element on the prefabricated component. Two or more additively producible objects can also be correspondingly formed on the finished component using the 3D printing system according to the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Elektronikeinheit eingerichtet, den 3D-Scanner zum Scannen des Fertigbauteils zusammen mit dem daran angeordneten Markierungselement anzusteuern, aus Scandaten des 3D-Scanners eine Datenpunktwolke zu erzeugen, eine Position des Markierungselements relativ zu dem Fertigbauteil zu erfassen und das ausgewählte 3D-Druck-Datenpaket an der Position des Markierungselements mit der Datenpunktwolke oder einem daraus abgeleiteten Datennetz zu kombinieren. Hierdurch kann die Elektronikeinheit das 3D-Druck-Datenpaket des Objekts automatisch an der Position des Markierungselements anordnen, so dass der Nutzer des 3D-Druck-Systems diese Anordnung bzw. eine entsprechende Überlagerung der Datenpunktwolke mit dem 3D-Druck-Datenpaket nicht selbst vornehmen muss, was mit einer Vereinfachung der Bedruckung des Fertigbauteils mit dem Objekt einhergeht.According to an advantageous embodiment, the electronics unit is set up to control the 3D scanner for scanning the finished component together with the marking element arranged thereon, to generate a data point cloud from scan data of the 3D scanner, to detect a position of the marking element relative to the finished component and the selected 3D -Combine print data packet at the position of the marking element with the data point cloud or a data network derived therefrom. As a result, the electronic unit can automatically arrange the 3D printing data packet of the object at the position of the marking element, so that the user of the 3D printing system does not have to carry out this arrangement or a corresponding overlay of the data point cloud with the 3D printing data packet , which is accompanied by a simplification of the printing of the prefabricated component with the object.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der 3D-Scanner baulich in den 3D-Drucker integriert. Hierdurch kann das 3D-Druck-System kompakt ausgebildet werden und der 3D-Scanner ist geschützt innerhalb des 3D-Druckers angeordnet.Another advantageous embodiment provides that the 3D scanner is structurally integrated in the 3D printer. As a result, the 3D printing system can be made compact and the 3D scanner is protected within the 3D printer.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der 3D-Drucker wenigstens eine Einrichtung zum Verhindern einer Kollision während der additiven Fertigung des Objekts zwischen dem Druckerwerkzeug einerseits und dem Objekt und dem Fertigbauteil andererseits auf. Hierdurch kann ein ordnungsgemäßer Ablauf des jeweiligen Bedruckungsvorgangs sichergestellt werden. Zudem können Schäden an dem Druckerwerkzeug und/oder dem Fertigbauteil und/oder dem Objekt zuverlässig verhindert werden. Die Einrichtung kann beispielsweise einen Höhensensor und/oder ein laser- bzw. kamerabasiertes System aufweisen, mit dem die Position des Druckerwerkzeugs relativ zu dem Fertigbauteil und dem Objekt erfassbar bzw. überwachbar ist.According to a further advantageous embodiment, the 3D printer has at least one device for preventing a collision during the additive manufacturing of the object between the printer tool on the one hand and the object and the finished component on the other. This ensures that the printing process runs properly. In addition, damage to the printer tool and / or the finished component and / or the object can be reliably prevented. The device can, for example, have a height sensor and / or a laser or camera-based system with which the position of the printer tool relative to the finished component and the object can be detected or monitored.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Identifikationseigenschaft eine, eine äußere Gestalt des Markierungselements betreffende körperliche Eigenschaft, eine elektromagnetische Eigenschaft und/oder eine magnetische Eigenschaft des Markierungselements. Eine die äußere Gestalt des Markierungselements betreffende körperliche Eigenschaft ist eine Eigenschaft der Formgebung des Markierungselements. Eine elektromagnetische Eigenschaft des Markierungselements kann beispielsweise durch ein elektromagnetisches Funksignal eines in das Markierungselements integrierten RFID-Transponders realisiert sein. Eine magnetische Eigenschaft des Markierungselements kann beispielsweise durch Integration eines Permanentmagneten in das Markierungselement realisiert sein.According to a further advantageous embodiment, the identification property is a physical property relating to an external shape of the marking element, an electromagnetic property and / or a magnetic property of the marking element. A physical property relating to the external shape of the marking element is a property of the shape of the marking element. An electromagnetic property of the marking element can be realized, for example, by an electromagnetic radio signal from an RFID transponder integrated in the marking element. A magnetic property of the marking element can be realized, for example, by integrating a permanent magnet into the marking element.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das 3D-Druck-System wenigstens eine mit der Elektronikeinheit verbundene Anzeigeeinheit und wenigstens eine Kamera zum Erfassen des Fertigbauteils zusammen mit dem daran angeordneten Markierungselement aufweist, wobei die Elektronikeinheit eingerichtet ist, die Anzeigeeinheit derart anzusteuern, dass die Anzeigeeinheit das von der Kamera aufgenommene Bild mit dem virtuell an dem Fertigbauteil angeordneten Objekt anzeigt. Hierdurch kann mit der Anzeigeeinheit eine computerunterstützte Erweiterung der Realität angezeigt werden, um dem Nutzer vorab anzuzeigen, wie das durch das Bedrucken des Fertigbauteils mit dem jeweiligen Objekt herstellbare Produkt aussehen wird. Dies ermöglicht eine optische Kontrolle durch den Nutzer, bevor das Bedrucken des Fertigbauteils durchgeführt wird. Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise ein Monitor, ein Smartphone, ein Tablet-Computer oder einer Videobrille sein.A further advantageous embodiment provides that the 3D printing system has at least one display unit connected to the electronics unit and at least one camera for capturing the finished component together with the marking element arranged thereon, the electronics unit being set up to control the display unit in such a way that the Display unit displays the image recorded by the camera with the object virtually arranged on the prefabricated component. This allows a computer-assisted expansion of reality are displayed in order to show the user in advance what the product that can be produced by printing on the finished component with the respective object will look like. This enables a visual check by the user before the finished component is printed on. The display unit can be, for example, a monitor, a smartphone, a tablet computer or video glasses.
Die obige Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst, welches zumindest die folgenden Schritte aufweist: Einbringen eines Fertigbauteils in einen 3D-Drucker; Anordnen von wenigstens einem Markierungselement, das wenigstens eine erfassbare Identifikationsinformation aufweist, an der Bauoberfläche; Scannen des Fertigbauteils zusammen mit dem daran angeordneten Markierungselement; Erzeugen einer Datenpunktwolke aus beim Scannen erzeugten Scandaten; Ermitteln einer Position des Markierungselements relativ zu dem Fertigbauteil; Erfassen der Identifikationsinformation des Markierungselements; Auswählen eines der erfassten Identifikationseigenschaft zugeordneten 3D-Druck-Datenpakets aus einer Datenbank; und Berücksichtigen des ausgewählten 3D-Druck-Datenpakets bei einer Erzeugung eines zur additiven Fertigung des Objekts an dem Fertigbauteil geeigneten Werkzeugpfads eines Druckerwerkzeugs des 3D-Druckers.The above object is further achieved by a method having the features of
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das 3D-Druck-System genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das 3D-Druck-System gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.The advantages associated with the 3D printing system are correspondingly associated with the method. In particular, the 3D printing system can be used in accordance with one of the above-mentioned configurations or a combination of at least two of these configurations to carry out the method.
Das Fertigbauteil kann nach seinem Einbringen in den 3D-Drucker dort fixiert werden. Das Markierungselement kann vor oder nach dem Einbringen des Fertigbauteils in den 3D-Drucker an dem Fertigbauteil angebracht werden. Es können auch zwei oder mehrere, insbesondere hinsichtlich ihrer jeweiligen Identifikationseigenschaft verschiedene, Markierungselemente an dem Fertigbauteil angebracht werden. Die Position des Markierungselements relativ zu dem Fertigbauteil kann aus den Scandaten ermittelt werden. Die Identifikationseigenschaft des Markierungselements kann aus den Scandaten oder aus mit einer anderweitigen Sensoreinheit erfassten Daten ermittelt werden. Sobald der Werkzeugpfad des Druckerwerkzeugs erzeugt worden ist, kann das Bedrucken des Fertigbauteils mit dem Objekt durchgeführt werden.The finished component can be fixed there after it has been introduced into the 3D printer. The marking element can be attached to the finished component before or after the introduction of the finished component into the 3D printer. It is also possible to attach two or more marking elements, in particular with regard to their respective identification properties, to the finished component. The position of the marking element relative to the finished component can be determined from the scan data. The identification property of the marking element can be determined from the scan data or from data acquired with another sensor unit. As soon as the tool path of the printer tool has been created, the printing of the finished component with the object can be carried out.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das ausgewählte 3D-Druck-Datenpaket an der Position des Markierungselements mit der Datenpunktwolke oder einem daraus abgeleiteten Datennetz kombiniert. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des 3D-Druck-Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die Kombination des ausgewählten 3D-Druck-Datenpakets mit der Datenpunktwolke kann durch eine Überlagerung der Datenpunktwolke mit dem ausgewählten 3D-Druck-Datenpaket erfolgen.According to an advantageous embodiment, the selected 3D printing data packet is combined with the data point cloud or a data network derived therefrom at the position of the marking element. The advantages mentioned above with reference to the corresponding configuration of the 3D printing system are correspondingly connected to this configuration. The combination of the selected 3D printing data packet with the data point cloud can be achieved by overlaying the data point cloud with the selected 3D printing data packet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass während der additiven Fertigung des Objekts eine Kollision zwischen dem Druckerwerkzeug einerseits und dem Objekt und dem Fertigbauteil andererseits mittels einer optischen Überwachung verhindert wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des 3D-Druck-Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden.A further advantageous embodiment provides that a collision between the printer tool on the one hand and the object and the finished component on the other hand is prevented by means of optical monitoring during the additive manufacturing of the object. The advantages mentioned above with reference to the corresponding configuration of the 3D printing system are correspondingly connected to this configuration.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das in dem 3D-Drucker angeordnete Fertigbauteil zusammen mit dem daran angeordneten Markierungselement mittels wenigstens einer Kamera erfasst und das Fertigbauteil zusammen mit dem virtuell daran angeordneten Objekt mittels einer Anzeigeeinheit angezeigt. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des 3D-Druck-Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden.According to a further advantageous embodiment, the finished component arranged in the 3D printer is recorded together with the marking element arranged thereon by means of at least one camera and the finished component together with the object virtually arranged thereon is displayed by means of a display unit. The advantages mentioned above with reference to the corresponding configuration of the 3D printing system are correspondingly connected to this configuration.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verbleibt das Markierungselement an dem Fertigbauteil oder es wird vor der additiven Fertigung des Objekts von dem Fertigbauteil entfernt. Bei der ersten Alternative wird das Markierungselement in das herzustellende Produkt integriert. Bei der zweiten Alternative wird das Markierungselement nicht in das herzustellende Produkt integriert und kann so beispielsweise wiederverwendet werden.According to a further advantageous embodiment, the marking element remains on the finished component or it is removed from the finished component before the additive manufacturing of the object. In the first alternative, the marking element is integrated into the product to be manufactured. In the second alternative, the marking element is not integrated into the product to be manufactured and can thus be reused, for example.
Geeignete und nur beispielhaft erwähnte Anwendungen sind die Ausgestaltung von Fahrzeughalterungen/befestigungen für die Fertigung oder Prototypenentwicklung.Suitable and only examples mentioned are the design of vehicle brackets / fasteners for manufacturing or prototype development.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
-
1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Fertigbauteil mit zwei daran angeordneten Markierungselementen, -
2 eine schematische und perspektivische Darstellung eines aus einer Datenpunktwolke erzeugten Datennetzes des in1 gezeigten Fertigbauteils mit daran angeordneten Markierungselementen, -
3 eine schematische Darstellung eines Magnetfeldscans des in1 gezeigten Fertigbauteils mit daran angeordneten Markierungselementen, -
4 schematische und perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen für an dem Fertigbauteil ausbildbare Objekte, -
5 eine schematische und perspektivische Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkts, -
6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes 3D-Druck-System und -
7 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
-
1 2 shows a schematic and perspective illustration of an exemplary embodiment of a prefabricated component with two marking elements arranged thereon, -
2nd is a schematic and perspective view of a data network generated from a data point cloud in1 shown prefabricated component with marking elements arranged thereon, -
3rd a schematic representation of a magnetic field scan of the in1 shown prefabricated component with marking elements arranged thereon, -
4th schematic and perspective representations of exemplary embodiments for objects that can be formed on the finished component, -
5 2 shows a schematic and perspective illustration of a product produced using a method according to the invention, -
6 a schematic representation of an embodiment of a 3D printing system according to the invention and -
7 a flowchart of an embodiment for a method according to the invention.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually only described once.
Das 3D-Druck-System
Des Weiteren weist das 3D-Druck-System
Zudem weist das 3D-Druck-System
Das 3D-Druck-System
Des Weiteren ist die Elektronikeinheit
Der 3D-Drucker
Ferner weist das 3D-Druck-System
In Schritt
In Schritt
In Schritt
In Schritt
In Schritt
In Schritt
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- FertigbauteilPrefabricated component
- 22nd
- MarkierungselementMarker element
- 33rd
- MarkierungselementMarker element
- 44th
- DatennetzData network
- 55
- MagnetfeldscanMagnetic field scan
- 66
- Kreuzcross
- 77
- Kreuzcross
- 8 8th
- Objektobject
- 99
- Objektobject
- 1010th
- Produktproduct
- 1111
- BauoberflächeBuilding surface
- 1212
- Systemsystem
- 1313
- 3D-Drucker3D printer
- 1414
- 3D-Scanner3D scanner
- 1515
- MarkierungselementMarker element
- 1616
- DatenbankDatabase
- 1717th
- ElektronikeinheitElectronics unit
- 1818th
- DruckerwerkzeugPrinter tool
- 1919th
- AnzeigeeinheitDisplay unit
- 2020th
- Kameracamera
- 100100
- Verfahrenmethod
- 101101
- VerfahrensschrittProcedural step
- 102102
- VerfahrensschrittProcedural step
- 103103
- VerfahrensschrittProcedural step
- 104104
- VerfahrensschrittProcedural step
- 105105
- VerfahrensschrittProcedural step
- 106106
- VerfahrensschrittProcedural step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 9776364 B2 [0005]US 9776364 B2 [0005]
- JP 2016124287 A [0006]JP 2016124287 A [0006]
- US 2017/0066198 A1 [0007]US 2017/0066198 A1 [0007]
- US 8294958 B2 [0008]US 8294958 B2 [0008]
- US 2017/0272726 A1 [0009]US 2017/0272726 A1 [0009]
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2018
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